并发包系列三——ArrayBlockingQueue

ArrayBlockingQueue 是一个基于数组、先进先出、线程安全的集合类，其特色为可实现指定时间的阻塞读写，并且容器是可限制的，其具体实现如下。

一、ArrayBlockingQueue(int)

没有默认构造器，传入的参数即为创建的对象数组的大小，同时初始化锁和两个锁上的 Condition，一个为 notEmpty，一个为 notFull。

二、offer(E,long,TimeUnit)

此方法用于插入元素至数组的尾部，如数组已满，则进入等待，直到出现以下三种情况时才继续：被唤醒、到达指定的时间或当前线程被中断（interrupt），来看看具体实现。
　　此方法首先将指定的时间转换为纳秒，然后加锁，如数组未满，则将对象插入数组，如数组已满，且已超过指定的时间，则返回 false；如未超过指定的时间，则调用 notFull condition 的 awaitNanos 方法进行等待，如为被唤醒或超时，则继续判断数组是否已满；如线程被 interrupt，则直接抛出 InterruptedException。
　　另一个不带时间的 offer 方法在数组满的情况下则不进入等待，而是直接返回 false，如果有需求，也可以选择调用 put 方法，此方法在数组已满的情况下会一直等待，直到数组不为空或线程被 interrupt。

三、poll(E,long,TimeUnit)

此方法用于获取队列中的第一个元素，如队列中没有元素，则进入等待，与 offer(E,long,TimeUnit) 相同，它也是在三种情况后继续，来看看具体实现。
　　将指定的时间转化为纳秒，并加锁，如数组中的元素个数不为零，则从当前的对象数组中获取最后一个元素，在获取后将该位置上的元素设置为 null；如数组中的元素个数为零，首先判断剩余的等待时间是否小于零，如小于则返回 null，如大于则调用 notEmpty condition 的 awaitNanos 方法进行等待，如为被唤醒或超时，则继续判断数组中元素个数是否不为零；如线程被 interrupt，则直接抛出 interruptedException。
　　另一个不带时间的 poll 方法在数组中元素个数为零的情况下则不进入等待，而是直接返回 null，如果有需求，也可以直接调用 take 方法，此方法在数组为空的情况下会一直等待，直到数组不为空或线程被 interrupt。

四、iterator()

在调用 iterator 方法时，首先进行加锁，然后创建一个 Itr 对象实例，Itr 对象实例在创建时首先获取到当前数组元素尾部的 index 以及尾部的元素，调用完毕后释放锁。
　　在调用 Itr 的 next 方法时，首先进行加锁，然后获取 Itr 中的 nextItem，增加需要获取的下一个元素 index，并检查下一元素是否存在，如存在则获取并赋值到 nextItem，如不存在则将 nextIndex 设置为 -1，nextItem 设置为 null。
　　根据以上分析可以看出，ArrayBlockingQueue 为一个基于固定大小数组、ReentrantLock 以及 Condition 实现的可阻塞的先进先出的 Queue。
　　除 ArrayBlockingQueue 之外，BlockingQueue 的实现上常用的还有 LinkedBlockingQueue，LinkedBlockingQueue 实现的不同为采用对象的 next 构成链表的方式来存储对象。由于读只操作对头，而写只操作队尾，这里巧妙地采用了两把锁，对于 put 和 offer 采用一把锁，对于 take 和 poll 则采用另外一把锁，避免了读写时互相竞争锁的现象，因此 LinkedBlockingQueue 在高并发读写操作都多的情况下，性能会较 ArrayBlockingQueue 好很多，在遍历以及删除元素则要两把锁都锁住。